落料拉深复合模具设计毕业论文Word下载.doc
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与机械加工及塑性加工的其它方法相比，冲压加工无论在技术方面还是经济方面都具有许多独特的优点。
主要表现如下:
（1）冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。
（2）冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征。
（3）冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高。
（4）冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。
由于冲压加工的零件种类繁多，各类零件的形状、尺寸和精度要求又各不相同，因而生产中采用的冲压工艺方法也是多种多样的。
概括起来，可分为分离工序和成形工序两大类:
分离工序是指使坯料沿一定的轮廓线分离而获得一定形状、尺寸和断面质量的冲压（俗称冲裁件）的工序；
成形工序是指使坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而获得一定形状和尺寸的冲压件的工序。
上述两类工序，按基本变形方式不同又可分为冲裁、弯曲、拉深和成形四种基本工序，每种基本工序还包含有多种单一工序。
在实际生产中，当冲压件的生产批量较大、尺寸较少而公差要求较小时，若用分散的单一工序来冲压是不经济甚至难于达到要求。
冲压技术的发展现状及方向：
（1）精密冲裁:
普通冲裁件有断面粗糙、精度低等缺点，而精密冲裁可以使零件有光洁的断面和较高的精度。
（2）快速经济模具技术的推广应用：
快速模具制造及快速成型技术是在近两来迅速发展起来的，并正向着高精度、更快捷的方向发展。
（3）应用先进工艺：
气体、液体、橡胶、超塑性成型等先进工艺，对某些复杂零件的成型有明显的效果，要深入研究其变形机理，确定合理工艺参数，提高成型效能和实用性。
（4）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率。
（5）冲压成形技术将更加科学化、数字化，可控化。
（6）成形过程的数值模拟技术会在实用化方向取得很大发展，并与自动化制造系统很好的集成。
（7）冲压技术在未来将具有更大的灵活性或柔性，以适应未来小批量多品种混流生产模式和市场多样化、修改化需求的发展趋势，加强企业对市场变化的快速响应能力。
目录
序言 2
一、模具工艺分析及工艺方案的确定 5
1.1.冲压成形工艺分析 5
1.2.冲压工艺方案的制定及模具结构类型 6
二、模具主要工艺设计参数计算 6
2.1毛坯尺寸和主要参数的计算 6
三、模具主要工作部分尺寸计算 13
3.1模具主要工作部分的设计 13
3.2模架的选用 21
3.3其他零部件的说明 22
四、模具其他尺寸设计 22
4.1确定排样裁板方式及材料利用率 22
4.2确定冲模类型及结构形式 24
4.3工序压力、压力中心的计算和压力机的选择 25
五、压力机的校核 28
5.1闭合高度的校核 28
5.2工作台面尺寸的校核 28
5.3滑块行程的校核 28
六、模具的装配和试模 29
6.1冲裁间隙的调整 29
6.2模架的装配 29
6.3模具总装 29
6.4模具的总装配图 30
6.5模具的调试 31
七、设计总结 32
致谢 33
参考文献 34
第4页共36页
一、模具工艺分析及工艺方案的确定
1.1.冲压成形工艺分析
1.1.1明确设计任务，收集相关资料
冲压工艺设计应在研究设计任务，分析设计题目，了解原始数据和工作条件，明确设计内容和要求的条件下，收集﹑调查﹑研究并掌握有关设计设计的原始资料的基础上的基础上进行，做到有目的的设计，避免盲目性。
工艺设计的原始资料主要包括如下内容：
（1）冲压件的产品图及技术要求
零件图如设计任务书中所示的零件图。
技术条件应明确合理。
由此可对拉深件的结构，尺寸大小，精度要求以及装配关系，实用性能等有全面了解，以便制定工艺方案，选择模具类型和确定模具精度。
（2）生产类型
生产类型是企业生产产业程度的分类，一般分为大量生产、成批生产、、小批量生产，该零件的生产类型为大批量生产。
（3）生产组织形式
生产类型不相同，零件和产品的组织形式，采用的技术措施和达到的技术经济效果会不同。
（4）工艺装备
大批量的的采用专用夹具，标准附件，标准刀具和万能量具，靠划线和试切法达到精度要求。
1.1.2冲压工艺性分析
（1）材料：
选取端盖所用的材料为碳素结构钢Q235,其具有良好的冲压性能。
（2）结构形状：
冲裁件内，外形要尽量避免尖锐清角。
该工件为圆筒形带凸缘拉深件，拉深高度较大。
（3）尺寸精度：
零件图上内孔翻边属于IT13级，外缘翻边属于IT11级工件外轮廓所有未注公差尺寸按IT14级。
一般冲压均能满足精度要求。
1.2.冲压工艺方案的制定及模具结构类型
1.2.1工序性质和数量
1.2.1.1工序性质的确定
在冲压加工中，工序性质指的是冲压件所需的工序种类，落料，冲孔，切边等使材料分离的工序。
弯曲拉深局部成形等使材料发生变形的工序。
冲压工序性质的确定主要取决于冲压零件的形状尺寸和精度要求。
同时还要考虑冲压变形规律及某些具体条件的限制。
通常在确定工序性质时需要考虑以下几方面：
（1）零件图上直观的确定工序性质，平板件冲压加工时常采用剪裁，落料，冲孔等冲裁工序。
（2）对零件图进行计算分析，比较后确定合理的工序性质。
（3）为改善冲压变形条件，方便工序定位，适当增加附加工序。
1.2.1.2工序数量的确定
确定工序数量的基本原则是：
在保证工件加工质量，生产效率和经效益的前提下，工序数量应尽可能地减少。
该零件精度要求较高，故采用复合模。
1.2.2冲压工艺方案
该零件加工需先落料，然后拉深，在拉深后的底部进行冲孔翻孔，然后进行外缘翻边，最后冲槽。
现要求设计该零件加工的第一副落料拉深模具，所以只需要考虑落料和拉深工序，工序组合比较简单，设计为落料拉深复合模。
二、模具主要工艺设计参数计算
2.1毛坯尺寸和主要参数的计算
零件图如下图所示,该零件加工需先落料，然后拉深，在拉深后的底部进行冲孔翻孔，然后进行外缘翻边，最后冲槽。
现要求设计该零件加工的第一副落料拉深模具，工序组合比较简单，设计为落料拉深复合模。
该零件可以假想为有凸缘圆筒形件，根据等面积原则采用解析法求毛坯直径。
图1零件图
（1）首先计算翻孔高度为：
=
（1）
=
（2）
=30（1-0.60）+0.57（3+1）
=14.28mm
K——极限翻孔系数（查[1]表6-4）
取实际翻孔高度h=12.78mm
预冲孔直径为：
D+1.14（r+）－2h（3）
=60+1.14×
（3+1）－2×
12.78
=39.0mm
预拉深高度为：
（4）
=45-12.78+3+2
=37.22mm
展开零件图可得：
=120-2×
5+4+2×
6
=134.56mm
图2零件展开图
（2）切边余量的确定：
=134.56÷
60=2.24
根据零件尺寸查表得切边余量R=3.6mm，故实际凸缘直径：
=（134.56+2×
3.6）mm=141.76mm（5）
圆整为=142mm
图3加入切边余量的零件示意图
（3）预算毛坯尺寸：
D=（6）
依图
图4毛坯尺寸计算图
可得，d=52mm,R=r=4mm,d=60mm,d=68mm,d=142mm，h=29.22m
图5毛坯尺寸计算示意图
代入公式得：
D=mm
≈168mm
（4）判断能否一次拉深成形：
=0.62
×
100%=1.19%
根据[1]表5-5、表5-6、图5-18都说明不能一次拉深成形，需要多次拉深。
（5）确定是否用压边圈
×
100%=1.19<
0.09（1－m）×
100%=5.76（7）
因此拉深时会起皱，需要用压边圈。
（6）确定首次拉深工序件尺寸
首先假定一个圆筒部分直径d=80mm，
则：
d/d=141.76/80=1.77
D/d=168/80=2.10
t/D×
查[1]图5-18，所取值不合适。
重新假定圆筒部分直径d=90mm，则:
d/d=141.76/90=1.58
D/d=168/90=1.87
t/D×
=90/168≈0.54
查[1]图5-18，左边得h/d=0.5，右边h/d=0.35，因此假定d=90mm合适。
确定首次拉深的圆角半径R与r的值，取R=r=r，得：
r=0.8（8）
=
=10mm
首次拉入凹模的材料面积比零件实际需要的面积多5%，即首次拉入凹模的材料实际面积为（如下图所示）
A=〖12731.2+（110-68）〗×
105%mm（9）
=20759.76×
mm
图6首次拉深工序图
再多拉入凹模5%材料后，修正的毛坯直径为
D=
=169.57mm
首次拉深的高度为
h=（10）
=〖〗mm
=〖23.86+8.6〗mm
=32.46mm
（7）计算以后各次拉深工序件尺寸，查[1]表5-3，得：
0.78
则=0.75×
90mm=67.5mm
=0.78×
67.5mm=52.65mm
调整各次拉深系数如下
=0.79=0.84
这时各次拉深后工序件的直径为：
=0.79×
90mm=71.1mm
=0.84×
71.1mm=60mm
确定以后各次工序件的圆角半径：
由公式取
设第二次拉深时多拉入凹模的材料面积为3.5%（其余1.5%的材料返回到凸缘），则第二次拉深假想的坯料直径为
=168.9mm
第二次拉深后工序件的高度为
=〖〗mm
=34.82mm
最后一道拉深工序拉深后达到拉深件的高度，原来多拉入的1.5%的材料返回到凸缘，拉深工序至此结束。
将以上按中线计算的工序件尺寸换算为外径和总高尺寸，如下图所示：
图7各次拉深工序图
三、模具主要工作部分尺寸计算
3.1模具主要工作部分的设计
本设计采用落料拉深复合模，首先要考虑凹凸模的壁厚是否过薄，本次设计凹凸模的最小壁厚查表（查[1]表3-16）为4.9mm，满足最小壁厚a≥1.2t=2.4mm的要求，能够保证强度，所以采用复合模。
（1）落料凹模高度的确定
落料凹模高度为H=KS（≥8mm）（11）
=（0.2×
169.17）mm=33.83mm
S——垂直于送料方向的凹模刃壁件最大距离（mm）；
K——凹模厚度系数，考虑板料厚度的影响（查[1]表3-14）得凹模孔壁至凹模边缘的最小距离
=52mm
送料方向的凹模长度
L==（169.17+2×
52）mm=273.17mm
根据GB2858.4—81，并考虑总体布局，选择圆形凹模板，尺寸为D×
H=280mm×
55mm，刃口高度选择17mm，材料采用T10A，工作部分热处理硬度为60~64HRC，结构图如下：
图8落料凹模
——送料方向的凹模刃壁间最大距离（mm）；
——送料方向的凹模孔壁至凹模边缘的最小距离（mm）；
（2）拉深凸模的设计
根据工件外形并考虑加工，将凸模设计成带肩台阶式圆凸凹模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与修模，采用车床加工，与凸模固定板的配合按H7/m6。
材料选用T10A，淬火硬度为58~62HRC，根据凸模直径，选择其上通气孔直径为6.5mm，凸模长度
L=
=32mm+20mm+（1mm+32.46mm）
=84.96mm
——凸模固定板厚度（mm）；
——压边圈高度（mm）；
Y——附加长度，包括凸模刃口修磨量（取为1mm），凸模进入凹模的深度；
具体结构如下：
图9拉深凸模
（3）依据凹模尺寸，查国标GB2858.6—81，选择圆形垫板尺寸为D×
8mm，材料为45钢，热处理硬度43～48HRC，垫板的结构简图如下：
图10垫板
（4）卸料装置的设计
卸料装置采用弹压卸料板装置，以方便卸料，由于卸件力较大，拟选用6个弹簧
每个弹簧应有的预压力为：
=18830N/6=3138.3N（12）
由1.6估算弹簧的极限工作载荷
=5020.8N
查GBT2089—2009有关弹簧规格，初选弹簧规格为：
d=12mm，D=40mm,,,。
计算弹簧预压缩量:
（13）
=3138.3×
36/5504mm
=20.52mm
校核
=（20.52+2+1+6）mm
=29.52mm<
36mm
因此所选弹簧是合适的
——卸料板的工作行程（mm）；
——凸模或凹凸模的刃磨量（mm）；
h——总压缩量（mm）;
卸料板内孔每侧与凸模保持间隙距离0.15mm;
卸料板周界尺寸与凹模周界尺寸一样，厚度根据冲裁件料厚和卸料板宽度取20mm，选择圆形卸料板，其尺寸为D×
25mm，卸料板采用45钢制造，淬火硬度为43～48HRC。
结构简图如下：
图11卸料板
卸料板上设置6个卸料螺钉，公称直径为16mm，螺纹部分为M12×
18mm。
卸料钉尾部需要留下足够的行程空间。
卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm有误差时可以通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调节。
（5）固定板设计
凸模的固定方式有直接固定在模座、用固定板固定和快换式固定三种固定方式，这里选用固定板固定，固定板与凸模为过渡配合（H7/n6），根据GB2858.5—81及凹模尺寸选取凸模固定板尺寸D×
32mm，其结构简图如下：
图12凸模固定板
同理，选择凹凸模固定板尺寸为D×
32mm，其结构简图
图13凹凸模固定板
（6）为了防止拉深时起皱，需用压边圈，压边圈与凸模的单面间隙选为0.3mm，与凹模的单边间隙取0.5mm，压边圈采用45钢制造，热处理硬度为42～45HR高度选为20mm，其结构如下图：
图14压边圈
（7）凹凸模设计
结合工件外形并考虑加工，将凸凹模设计成带肩台阶式圆凸凹模，一方面加工简单，另一方面又便于装配与更换，采用车床加工，与凸凹模固定板的配合按H7/m6，材料采用T10A，工作部分热处理淬硬60~64HRC，其高度为：
L=
=57.54mm+25mm+32.46mm
=115mm
——弹簧安装高度；
——卸料板高度；
——凹凸模工作高度；
结构图如下：
图15凹凸模
（8）模柄的设计
模柄选择压入式模柄，材料选用Q235，热处理硬度43～48HRC，依据模具设计尺寸，参考GB2862.1—90，选用B型，具体结构如下：
图16模柄
3.2模架的选用
模具的闭合高度是指模具在最低工作位置时上下模座之间的距离，它应与压力机的装模高度相适应，从生产量、模具结构、产品规格和操作方便等方面考虑，选择滑动导向中间导柱圆形模架，查GB/T2851.6—90，所选模架具体参数如下：
凹模周界：
315mm
闭合高度（参考）最小：
275mm
闭合高度（参考）最大：
320mm
上模座数量1规格：
315mm×
55mm
下模座数量1规格：
65mm
导柱数量2规格：
45mm×
260mm
50mm×
260mm
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